變荷載影響下高邊坡巖體安全監(jiān)測分析

文/練偉東 廣東水電二局股份有限公司 廣東增城 511340

隨著水利工程不斷建設(shè)發(fā)展，新建邊坡臨近既有邊坡的情況越來越普遍，因此分析新建邊坡建設(shè)的影響并提出合理的應(yīng)對措施，是此類邊坡工程建設(shè)過程中亟需解決的問題。已有文獻(xiàn)更多地集中在研究邊坡開挖后的長期穩(wěn)定性問題。但是，新建邊坡爆破施工易造成既有邊坡巖體原有的節(jié)理、裂隙進(jìn)一步擴(kuò)展，嚴(yán)重時(shí)還可能造成巖體沿已有結(jié)構(gòu)面滑移，直接影響邊坡的整體穩(wěn)定性。因此,分析爆破振動(dòng)效應(yīng)對邊坡的影響顯得尤為重要，這種情況表明了數(shù)值模擬的方法對于解決這類問題有很高的了可靠性，以及準(zhǔn)確性。

1、關(guān)于高邊坡的穩(wěn)定性的技術(shù)現(xiàn)狀的探討

在高邊坡建設(shè)過程中對其進(jìn)行防護(hù)有著較為重要的意義，但是從目前來說推進(jìn)穩(wěn)定性的這個(gè)方面來看，要求同地質(zhì)構(gòu)造情況和地質(zhì)特征的相關(guān)情況來分析和結(jié)合。當(dāng)前處理高邊坡有著以下兩個(gè)方面的問題；首先是防護(hù)高邊坡應(yīng)用的形式較為單一，由于地質(zhì)情況總體較為復(fù)雜。其次則是高邊坡穩(wěn)定性較差，比如說缺少對質(zhì)條件做出深入的勘察，并且沒有掌握好地質(zhì)構(gòu)造情況來進(jìn)行施工建設(shè)造成的，所以，要求提升高邊坡穩(wěn)定性上應(yīng)該做好防護(hù)工作，其防護(hù)形式要求表現(xiàn)出綜合性，可以推進(jìn)進(jìn)行實(shí)施防護(hù)，在諸多不同地質(zhì)條件和附近環(huán)境來應(yīng)該使用不同的形式做好防護(hù)工作，可以推進(jìn)水利質(zhì)量得到保證。

2、監(jiān)測方法和措施

某二級(jí)電站位于某省境內(nèi)，該電站在EL1560(高程) 平臺(tái)高程的高空, 配備了海拔1605 米的筒倉, 以滿足施工需要。EL1560 平臺(tái)的坡度分為三個(gè)區(qū)域。I 和III 區(qū)的挖掘工作相對完整。第二區(qū)(K4+700～K4+800) 的開挖表明, 巖體密集程度低, 巖體主要風(fēng)化程度弱。它具有較強(qiáng)的風(fēng)化作用, 裂縫相對發(fā)育, 邊坡基本穩(wěn)定, 局部穩(wěn)定性差。對二區(qū)的坡度進(jìn)行分級(jí), 從上到下開挖。坡率為1∶0.5，分設(shè)4 級(jí)馬道于1635、1620、1605、1590m，高程筒倉位于1,6505 米海拔平臺(tái)上。研究對稱邊坡滑面的確定，對該工程具有一定的參考意義。EL1560 平臺(tái)斜坡設(shè)有六個(gè)監(jiān)察路段,分別涉及K4+742、K4+778、K4+830、K4+880、K4+930 和K4+960。

第二區(qū)有2 個(gè)K4+742 和K4+778 監(jiān)測區(qū)。在筒倉底部共設(shè)置了9 個(gè)setssc ·36 個(gè)多點(diǎn)位移計(jì)、14 個(gè)錨動(dòng)力計(jì)、6 個(gè)錨樁應(yīng)力計(jì)和16505 米高程平臺(tái)。安排2 個(gè)級(jí)工作基點(diǎn)和4 個(gè)級(jí)監(jiān)測點(diǎn)。具體布局如圖1所示。在攪拌系統(tǒng)試運(yùn)行過程中對筒倉進(jìn)行負(fù)載安全監(jiān)測。對EL1560 平臺(tái)邊坡6 個(gè)監(jiān)測段的17 套多點(diǎn)位移儀、6 套錨樁應(yīng)力計(jì)和30 個(gè)錨定測功機(jī)等63 套監(jiān)測儀器進(jìn)行了連續(xù)測試。監(jiān)測結(jié)果表明, 當(dāng)筒倉荷載為最大允許荷載的80 時(shí),邊坡巖體的最大變形增量為0.42mm,錨索的最大荷載增量為16.49kN,錨桿樁的最大拉應(yīng)力為16.49 kN。壓力表增加。面積為7.64 MPa,邊坡圍巖基本穩(wěn)定?？梢钥闯?EL1560 平臺(tái)高線混凝土攪拌系統(tǒng)的承載能力能滿足設(shè)計(jì)要求,工程設(shè)計(jì)假設(shè)和結(jié)構(gòu)措施正確合理,能滿足生產(chǎn)過程中安全要求和操作。

3、水利工程整體穩(wěn)定性的措施分析

3.1 設(shè)計(jì)階段

對水利工程進(jìn)行設(shè)計(jì)之時(shí)，要求做到對路基高邊坡整體的穩(wěn)定性做好計(jì)算以及評(píng)價(jià)等工作，要求對設(shè)計(jì)路面的水文和地質(zhì)環(huán)境來認(rèn)真勘察，對設(shè)計(jì)路段的地質(zhì)條件、水文條件等認(rèn)真勘察。對其進(jìn)行實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)對水利路基高邊坡構(gòu)成原因和構(gòu)成的危害進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)，進(jìn)而提出合理的設(shè)計(jì)方案，如此就可以上保證高邊坡方案在技術(shù)和理論上的可行性以及合理性，推進(jìn)水利工程高邊坡安全穩(wěn)定性的提升。

3.2 施工階段

在施工過程中與之相關(guān)的施工技術(shù)人員你要求對水利的具體情況進(jìn)行勘察。接著對其勘察的數(shù)據(jù)做好整理和分析工作。依據(jù)現(xiàn)場的具體情況來對設(shè)計(jì)方案的合理性和可行性進(jìn)行核對。在施工階段中與之相關(guān)的施工技術(shù)人員要求對水利的具體情況進(jìn)行勘察，接著對數(shù)據(jù)及時(shí)分析和整理，依據(jù)現(xiàn)場的具體情況來核對設(shè)計(jì)方案的可行性和合理性，進(jìn)而可以保證施工質(zhì)量以及邊坡的穩(wěn)定性。此外在進(jìn)行具體施工中，要求同高邊工程的防護(hù)措施進(jìn)行參考，選擇合理的支護(hù)形式，此種使用方式不僅可以實(shí)現(xiàn)路基邊坡整體穩(wěn)定性的提高，也可以實(shí)現(xiàn)高邊坡防護(hù)能力的提升，也可以在一定程度上保證其自然美觀性。那么就要求在具體施工中，作為施工單位應(yīng)該同設(shè)計(jì)單位之間進(jìn)行第一時(shí)間的交流和合作。而對其監(jiān)測的數(shù)據(jù)應(yīng)該第一時(shí)間進(jìn)行整理和分析，在其出現(xiàn)問題時(shí)，可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)并且使用合理措施來處理，實(shí)現(xiàn)高邊坡穩(wěn)定性提升。水利工程所在的地區(qū)巖性復(fù)雜性高，也會(huì)實(shí)現(xiàn)高邊坡防護(hù)能力獲得提升，也可以推進(jìn)邊坡的自然美觀性。所以也要求在進(jìn)行施工中，施工單位和設(shè)計(jì)單位要求第一時(shí)間做好溝通交流，對其監(jiān)測的數(shù)據(jù)做好整理和分析，在問題出現(xiàn)時(shí)可以發(fā)現(xiàn)問題，并且采用合理措施來解決，實(shí)現(xiàn)水利施工質(zhì)量提升，確保其穩(wěn)定性。在水利工程中其所在的地區(qū)較為復(fù)雜，一般包括有志留系、泥盆系以及第四紀(jì)層等，從實(shí)際中可以看出，在這些區(qū)中巖性總體較差，所以應(yīng)該對此地區(qū)要求全面評(píng)價(jià)此地區(qū)高邊坡穩(wěn)定性，制定出最為有效高邊坡防滑加固措施。在對高邊坡治理設(shè)計(jì)中選擇安全系數(shù)為1.15，那么潛滑面推力是：R1=1.15×（430.8+4292.7+12673.8+1675.5） -（536.6+6455.0+12648.0+1674）=620.12（kN/m）?？够瑯兜脑O(shè)計(jì)參數(shù)是：樁身斷面：2.0m×3.0m（矩形），計(jì)算寬度：3.0m，樁長：20m，樁體埋深：12m，樁間距：6m，比例系數(shù)：mv=10000kN/m3，地基系數(shù)：A=1200000kN/m3，并且其樁身混凝土強(qiáng)度為C25，滑坡推力的分布也是依照三角形來分布。依據(jù)樁身和樁周巖體土體剛度之間的不同，來對樁身內(nèi)力之時(shí)把樁的滑面位置劃分為上下兩個(gè)部分來計(jì)算，滑面之上則是根據(jù)在錨索力和滑坡推力的影響下對懸臂樁進(jìn)行計(jì)算。在高邊坡設(shè)計(jì)中，應(yīng)該深入到該地區(qū)地質(zhì)勘測工作中，獲得巖層角度、高度、破碎情況以及高邊坡巖性等會(huì)對穩(wěn)定性造成影響的因素進(jìn)行分析，在進(jìn)行了深入的調(diào)研以后可以看出楔形體滑動(dòng)、傾倒破壞等是造成高邊坡破壞最為重要的形式。

4、施工放樣坐標(biāo)選擇

為了降低測量數(shù)據(jù)操作的復(fù)雜性，現(xiàn)場檢查非常方便?？刂泣c(diǎn)坐標(biāo)為A (351979.956,327732.213)，O (3520034.841,327273.054)，O 點(diǎn) 壩 相 對 坐標(biāo)為(0,0)，現(xiàn)場測量前按要求檢查測量儀器。儀器的精度和檢驗(yàn)人員的專業(yè)素質(zhì)必須符合施工要求。測量基準(zhǔn)時(shí)，嚴(yán)格執(zhí)行“三級(jí)檢驗(yàn)”制度。根據(jù)測試協(xié)調(diào)成都勘察設(shè)計(jì)研究所提供的數(shù)據(jù),提供了測試點(diǎn)滿足要求時(shí),現(xiàn)場施工控制網(wǎng)和加密控制點(diǎn)設(shè)置。根據(jù)現(xiàn)場施工條件,為了滿足現(xiàn)場施工監(jiān)控和過程控制,分別在左岸。坡面EL1990 馬路、EL1960 馬路、EL1885 馬路，利用設(shè)計(jì)提供的二次控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行復(fù)合加密排列，布局滿足施工精度和現(xiàn)場施工要求?，F(xiàn)場測量前，按要求檢查測量儀器。儀器的精度和檢驗(yàn)人員的專業(yè)素質(zhì)必須符合施工要求。基準(zhǔn)點(diǎn)的測量應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行“三級(jí)檢驗(yàn)”制度。根據(jù)成都勘察設(shè)計(jì)院提供的坐標(biāo)數(shù)據(jù)，在測量點(diǎn)滿足要求時(shí)，布置現(xiàn)場施工控制網(wǎng)絡(luò)和加密控制點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場施工條件，為滿足現(xiàn)場施工監(jiān)視和過程控制，設(shè)計(jì)提供的二次控制網(wǎng)絡(luò)對左岸邊坡的EL1990、EL1960、EL1885 組合線分別加密。該位置滿足施工精度和現(xiàn)場施工要求。

5、錨噴支護(hù)計(jì)量結(jié)算

根據(jù)土木工程施工原則和施工規(guī)范的要求，在路基開挖前，施工單位應(yīng)共同監(jiān)督和業(yè)主對原始地形和原始斷面進(jìn)行測量。根據(jù)地形的變化，約20 米的部分被設(shè)定為增加或減少?？梢詫?米的部分添加到具有大的局部形狀變化的位置。挖掘區(qū)域乘以基于兩個(gè)區(qū)域的平均面積的間距。由于kam 屏幕的復(fù)雜性，一流水電站左岸邊坡地質(zhì)，斷層，開挖邊坡滑坡現(xiàn)象較為嚴(yán)重，如果按照5 ma 段發(fā)射器進(jìn)行，工作量大，按計(jì)算該段保護(hù)量為實(shí)際噴射量的80%，不能反映實(shí)際情況，因?yàn)閲娚浔Ｗo(hù)變送器按部分計(jì)算不符合要求。根據(jù)之前的調(diào)查總結(jié)，使用無棱鏡全站儀測量收入，每隔2 米是一個(gè)部分，南部測繪軟件用于計(jì)算3d 中的面積。所計(jì)算工程量與實(shí)際吻合,滿足規(guī)范要求。

結(jié)語：

本文通過對拌合系統(tǒng)料倉所在高邊坡巖體監(jiān)測，可以得出以下結(jié)論：（1）料倉加速運(yùn)行期間，巖體變形很小且趨于穩(wěn)定，錨索荷載趨于穩(wěn)定，可以認(rèn)為料倉邊坡巖體基本穩(wěn)定，能夠滿足生產(chǎn)運(yùn)行安全的要求。（2）料倉進(jìn)出料頻率增加使錨索測力計(jì)荷載緩慢增長，然而，箱底部多點(diǎn)位移計(jì)的變化較小，表明斜坡錨索具有明顯的支撐效果，但仍需要施工方嚴(yán)格的觀察和檢查。（3）筒倉進(jìn)出的頻率對帶式輸送機(jī)的支撐樁有很大的影響，導(dǎo)致帶式輸送機(jī)支撐樁周圍的巖體變形繼續(xù)緩慢增長，應(yīng)力 錨索通常會(huì)緩慢增加。 因此，本文建議在滿足施工條件的情況下，垃圾箱應(yīng)適當(dāng)減少進(jìn)料，全量排放，有利于邊坡的穩(wěn)定性和工程施工的安全性。